JP6020896B2 - Assembled battery - Google Patents

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Description

発明は、空気電池を複数備えた組電池に関する。更に詳細には、本発明は、内部抵抗を低減しうる空気電池を用いた組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery including a plurality of air batteries. More particularly, the present invention relates to an assembled battery using the air battery Ru bovine reduce internal resistance.

空気電池は空気中の酸素を活物質として利用する電池であり、経済的であると同時に長期間無保守で使用できる電源といえる。一般的には、金属製の負極ケースと、空気孔を有する金属製の正極ケースとを、ガスケットを介して嵌め合せた構造を有するボタン型電池が知られている。このケース嵌合体の内部空間において、負極、セパレータ、空気極(正極)、撥水膜及び電解液がそれぞれ配置されている。このようなボタン型電池においては、ケース嵌合体の内部空間が電解液を含浸したセパレータにより分割されている。一方の空間には亜鉛が充填されて負極となり、他方の空間には触媒が配置されて空気極(正極)となる。更に、空気極側のセパレータと反対側にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)多孔質フィルムから構成される撥水膜が配置されている。   The air battery is a battery that uses oxygen in the air as an active material, and can be said to be a power source that is economical and can be used without maintenance for a long time. In general, a button type battery having a structure in which a metal negative electrode case and a metal positive electrode case having air holes are fitted via a gasket is known. In the internal space of the case fitting body, a negative electrode, a separator, an air electrode (positive electrode), a water repellent film, and an electrolytic solution are respectively disposed. In such a button type battery, the internal space of the case fitting body is divided by a separator impregnated with an electrolytic solution. One space is filled with zinc to serve as a negative electrode, and the other space is disposed with a catalyst to serve as an air electrode (positive electrode). Further, a water repellent film composed of a polytetrafluoroethylene (PTFE) porous film is disposed on the side opposite to the air electrode side separator.

特許文献1では、撥水膜の水分除去機能をより一層向上させ、ボタン型電池の長寿命化を図ることを目的として、撥水膜を構成するPTFE多孔質フィルムに特定の処理を施すことが提案されている(特許文献1参照。)。   In Patent Document 1, a specific treatment is applied to the PTFE porous film constituting the water-repellent film for the purpose of further improving the water removing function of the water-repellent film and extending the life of the button-type battery. It has been proposed (see Patent Document 1).

特許第3034110号Patent No. 3034110

本発明者らが空気電池を組電池とすることについて検討したところ、特許文献1に記載されている優れた撥水性を有する撥水膜を適用するだけでは、十分な性能を有する組電池を構成することができないという新たな問題点を発見した。この問題点は、撥水膜などでの内部抵抗の増大に起因するものであるから、ボタン型電池を適用対象としている特許文献1においては全く言及されていないものである。   As a result of studying the use of an air battery as an assembled battery by the present inventors, it is possible to construct an assembled battery having sufficient performance only by applying the water-repellent film having excellent water repellency described in Patent Document 1. I found a new problem that I could not do. This problem is caused by an increase in internal resistance in a water repellent film or the like, and is not mentioned at all in Patent Document 1 to which a button type battery is applied.

本発明は、このような新たな問題点を解決するためになされたものである。そして、本発明は、内部抵抗を低減しうる空気電池を複数備えた組電池を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a new problem. The present invention aims at providing a battery pack including a plurality of air cells Ru bovine reduce internal resistance.

発明の態様に係る組電池は、正極層と、正極層上に積層された電解質層と、電解質層上に積層された負極層と、正極層上に積層され、正極層に対して電解質層と逆側に位置する導電性液密通気層とを備える空気電池を複数備える。そして、第一の空気電池における導電性液密通気層と第一の空気電池と隣り合う第二の空気電池における負極層との間に介在し、酸素含有ガスを流通させる流路が設けられている。さらに、第一の空気電池が、導電性液密通気層を介して、第二の空気電池における負極層と電気的に接続している。 An assembled battery according to an aspect of the present invention includes a positive electrode layer, an electrolyte layer stacked on the positive electrode layer, a negative electrode layer stacked on the electrolyte layer, and a positive electrode layer stacked on the positive electrode layer. including a plurality of air cells and a conductive liquid-tight ventilation layer located on the opposite side with. A flow path is provided between the conductive liquid-tight ventilation layer in the first air battery and the negative electrode layer in the second air battery adjacent to the first air battery to distribute the oxygen-containing gas. Yes. Further, the first air battery is electrically connected to the negative electrode layer in the second air battery via the conductive liquid-tight ventilation layer.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る組電池の概略的な構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the assembled battery according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第2の実施形態に係る組電池の概略的な構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an assembled battery according to the second embodiment of the present invention. 図3は、本発明の第3の実施形態に係る組電池の概略的な構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an assembled battery according to the third embodiment of the present invention.

以下、本発明の組電池について、図面に基づき詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, the battery pack of the present invention, will be described with reference to the drawings in detail. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and may differ from an actual ratio.

[空気電池]
気電池10は、図1に示すように、負極層11と、電解質層13と、正極層12と、をこの順に積層した構成を有する。そして、正極層12上に積層され、正極層12に対して電解質層13と逆側に位置する導電性液密通気層14を有している。すなわち、図1の空気電池10においては、導電性液密通気層14と電解質層13との間に正極層12が介在する構成となっている。なお、「導電性液密通気層」とは、導電性及び通気性を有すると同時に、液体を遮断して移動を妨げる機能を持ち、これにより電解質層からの液体の外部への漏出を防止する性能を有する層を意味する。空気電池10は、上記構成を有することにより、導電経路を太くすることができるため、内部抵抗を低減することが可能になる。本明細書において、「導電経路」とは、空気電池を流れる電流の経路を意味する語である。すなわち、本形態の空気電池を構成する各層の積層面に対して垂直の方向を「導電経路方向」と称し、「導電経路」はこの方向に沿う経路である。
[Air battery]
Air cell 10, as shown in FIG. 1, a negative electrode layer 11, an electrolyte layer 13, a positive electrode layer 12, a structure formed by laminating in this order. And it has the electroconductive liquid-tight ventilation layer 14 laminated | stacked on the positive electrode layer 12, and located in the reverse side to the electrolyte layer 13 with respect to the positive electrode layer 12. FIG. That is, the air battery 10 in FIG. 1 has a configuration in which the positive electrode layer 12 is interposed between the conductive liquid-tight ventilation layer 14 and the electrolyte layer 13. The “conductive liquid-tight ventilation layer” has conductivity and air permeability, and at the same time has a function of blocking movement by blocking liquid, thereby preventing leakage of liquid from the electrolyte layer to the outside. It means a layer having performance. Since the air battery 10 can have a thick conductive path by having the above configuration, the internal resistance can be reduced. In this specification, the “conductive path” is a term that means a path of a current flowing through the air battery. That is, a direction perpendicular to the stacking surface of each layer constituting the air battery of this embodiment is referred to as a “conductive path direction”, and the “conductive path” is a path along this direction.

[組電池]
また、本発明の一実施形態に係る組電池は、上述の空気電池を複数備えるものである。そして、第一の空気電池における導電性液密通気層と、第一の空気電池と隣り合う第二の空気電池における負極層と、の間に介在し、酸素含有ガスを流通させる流路が形成されている。さらに、第一の空気電池が、導電性液密通気層を介して、第二の空気電池における負極層と電気的に接続している。このような構成とすることにより、導電性液密通気層における内部抵抗を低減して、導電経路を太くすることができるため、内部抵抗を低減することが可能になる。ここで、「接続」とは、直接接続及び並列接続の両方を含む意味である。そして、直列接続とした場合は、特に導電経路を太く短くすることができ、内部抵抗をより低減できる。
[Battery]
Moreover, the assembled battery which concerns on one Embodiment of this invention is equipped with two or more above-mentioned air batteries. And the flow path which distribute | circulates oxygen-containing gas interposed between the electroconductive liquid-tight ventilation layer in a 1st air battery and the negative electrode layer in the 2nd air battery adjacent to a 1st air battery is formed. Has been. Further, the first air battery is electrically connected to the negative electrode layer in the second air battery via the conductive liquid-tight ventilation layer. By adopting such a configuration, the internal resistance in the conductive liquid-tight ventilation layer can be reduced and the conductive path can be increased, so that the internal resistance can be reduced. Here, “connection” means both direct connection and parallel connection. And when it is set as series connection, especially a conduction path can be shortened thickly and internal resistance can be reduced more.

また、本形態の組電池は、流路内部に導電性多孔体を備えるものであることが好ましい。このような構成とすることにより、第一の空気電池における正極層と、隣り合う他の空気電池の負極層とが、導電性液密通気層及び流路における導電性多孔体を介して電気的に接続される。その結果、内部抵抗を低減することができる。また、空気電池における層厚み方向と組電池における導電経路方向とが、平行に構成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、液密通気層における内部抵抗を低減することができる。加えて、第一の空気電池における正極層と、隣り合う他の空気電池の負極層と、を導電性液密通気層及び流路における導電性多孔体を介して電気的に接続することができる。これにより、導電経路を太く、短くすることができるため、内部抵抗をより低減することが可能になる。接続の態様としては、上記観点から直列接続が好ましい。 Moreover, it is preferable that the assembled battery of this form is provided with a conductive porous body inside the flow path. With such a configuration, the positive electrode layer of the first air battery and the negative electrode layer of another adjacent air battery are electrically connected via the conductive liquid-tight ventilation layer and the conductive porous body in the flow path. Connected to. As a result, the internal resistance can be reduced. Further, a conductive path direction in the layer thickness direction and the battery pack in an air battery, which is preferably configured in a flat row. By setting it as such a structure, the internal resistance in a liquid-tight ventilation layer can be reduced. In addition, the positive electrode layer of the first air battery and the negative electrode layer of another adjacent air battery can be electrically connected via the conductive liquid-tight ventilation layer and the conductive porous body in the flow path. . Thereby, the conductive path can be made thicker and shorter, so that the internal resistance can be further reduced. As a connection mode, series connection is preferable from the above viewpoint.

更に、本実施形態の組電池は、導電性液密通気層が、導電性及び水密通気性を有する導電性撥水層であるものであることが好ましい。なお、水密通気性とは、通気性を有すると同時に、水溶液を遮断して外部への漏出を防止する性能を意味する。このような構成とすることにより、電解質層に含まれる液体として水溶液を用いた場合であっても、液密通気層における内部抵抗を低減することができる。その結果、導電経路を太くすることができ、内部抵抗を低減することが可能になる。   Furthermore, in the assembled battery of this embodiment, it is preferable that the conductive liquid-tight ventilation layer is a conductive water-repellent layer having conductivity and water-tight ventilation. In addition, watertight air permeability means the performance to block the aqueous solution and prevent leakage to the outside while having air permeability. By adopting such a configuration, even when an aqueous solution is used as the liquid contained in the electrolyte layer, the internal resistance in the liquid-tight ventilation layer can be reduced. As a result, the conductive path can be made thicker and the internal resistance can be reduced.

また、本実施形態の組電池は、導電性撥水層が、撥水性を有する導電材、並びに撥水材及び導電材を含むものの少なくとも一方を含有するものであることが好ましい。このような構成とすることにより、導電性撥水層における導電材の形態について特に限定されることなく、液密通気層における内部抵抗を低減することができる。その結果、導電経路を太くすることができ、内部抵抗を低減することが可能になる。   In the assembled battery of this embodiment, the conductive water-repellent layer preferably contains at least one of a water-repellent conductive material and a water-repellent material and a conductive material. By setting it as such a structure, the internal resistance in a liquid-tight ventilation layer can be reduced, without specifically limiting about the form of the electrically conductive material in an electroconductive water repellent layer. As a result, the conductive path can be made thicker and the internal resistance can be reduced.

更に、本実施形態の組電池は、導電性撥水層が、微多孔膜、繊維集合体若しくは繊維構造体又はこれらの任意の組み合わせに係るものを含有するものであることが好ましい。このような構成とすることにより、導電性撥水層の層構造の形態について特に限定されることなく、液密通気層における内部抵抗を低減することができる。その結果、導電経路を太くすることができ、内部抵抗を低減することが可能になる。   Furthermore, in the assembled battery of the present embodiment, it is preferable that the conductive water-repellent layer contains a microporous membrane, a fiber assembly, a fiber structure, or any combination thereof. By setting it as such a structure, the internal resistance in a liquid-tight ventilation layer can be reduced, without specifically limiting about the form of the layer structure of an electroconductive water repellent layer. As a result, the conductive path can be made thicker and the internal resistance can be reduced.

また、本実施形態の組電池は、導電材が、繊維状導電材及び粒子状導電材のいずれか一方又は双方を含有するものであることが好ましい。このような構成とすることにより、導電材の形状が繊維状、粒子状のいずれであっても、液密通気層における内部抵抗を低減することができる。その結果、導電経路を太くすることができ、内部抵抗を低減することが可能になる。   In the assembled battery of this embodiment, the conductive material preferably contains one or both of a fibrous conductive material and a particulate conductive material. By adopting such a configuration, the internal resistance in the liquid-tight ventilation layer can be reduced regardless of whether the shape of the conductive material is fibrous or particulate. As a result, the conductive path can be made thicker and the internal resistance can be reduced.

更に、本実施形態の組電池は、導電材が、カーボン及び金属のいずれか一方又は双方を含有するものであることが好ましい。導電性に優れたカーボンや金属を適用する構成とすることにより、液密通気層における内部抵抗をより低減することができる。その結果、導電経路を太くすることができ、内部抵抗をより低減することが可能になる。   Furthermore, in the assembled battery of this embodiment, it is preferable that the conductive material contains one or both of carbon and metal. By adopting a configuration in which carbon or metal having excellent conductivity is applied, the internal resistance in the liquid-tight ventilation layer can be further reduced. As a result, the conductive path can be made thicker and the internal resistance can be further reduced.

また、本実施形態の組電池は、撥水材が、オレフィン系樹脂及びフッ素系樹脂のいずれか一方又は双方を含有するものであることが好ましい。撥水性に優れたオレフィン系樹脂やフッ素系樹脂を適用する構成とすることにより、液密性の低減を抑制しつつ、液密通気層における内部抵抗を低減することができる。その結果、導電経路を太くすることができるため、内部抵抗を低減することが可能になる。   In the assembled battery of the present embodiment, the water repellent material preferably contains one or both of an olefin resin and a fluorine resin. By adopting a configuration in which an olefin resin or a fluorine resin excellent in water repellency is applied, it is possible to reduce the internal resistance in the liquid tight ventilation layer while suppressing the liquid tightness reduction. As a result, since the conductive path can be made thick, the internal resistance can be reduced.

更に、本実施形態の組電池は、導電性多孔体が、粒子集合体、繊維集合体、繊維構造体若しくは多孔板又はこれらの任意の組み合わせに係るものであることが好ましい。このような構成とすることにより、液密通気層における内部抵抗を低減することができる。さらに、一の空気電池の正極層と、隣り合う他の空気電池の負極層とを、当該正極層上の導電性液密通気層及び流路における導電性多孔体を介して電気的に接続することができる。これにより、導電経路を太く、短くすることができるため、内部抵抗をより低減することが可能になる。接続の態様としては、上記観点から直列接続が好ましい。   Furthermore, in the assembled battery of the present embodiment, the conductive porous body is preferably related to a particle assembly, a fiber assembly, a fiber structure, a porous plate, or any combination thereof. By setting it as such a structure, the internal resistance in a liquid-tight ventilation layer can be reduced. Furthermore, the positive electrode layer of one air battery and the negative electrode layer of another adjacent air battery are electrically connected via the conductive liquid-tight ventilation layer on the positive electrode layer and the conductive porous body in the flow path. be able to. Thereby, the conductive path can be made thicker and shorter, so that the internal resistance can be further reduced. As a connection mode, series connection is preferable from the above viewpoint.

また、本実施形態の組電池は、導電性多孔体が、カーボン及び金属のいずれか一方又は双方を含有するものであることが好ましい。導電性に優れたカーボンや金属を適用する構成とすることにより、導電性多孔体における内部抵抗をより低減することができる。その結果、導電経路を太くすることができ、内部抵抗をより低減することが可能になる。   In the assembled battery of the present embodiment, the conductive porous body preferably contains one or both of carbon and metal. By adopting a configuration in which carbon or metal having excellent conductivity is applied, the internal resistance in the conductive porous body can be further reduced. As a result, the conductive path can be made thicker and the internal resistance can be further reduced.

更に、本実施形態の組電池は、撥水性を有する導電材及び撥水材のいずれか一方又は双方が、非撥水性材料を撥水処理して得られるものを含有するものであることが好ましい。なお、撥水処理としては、例えばフッ素処理を挙げることができる。このフッ素処理は、特に限定されるものではなく、非撥水性材料の種類に応じて、従来公知の各種フッ素処理を適用すればよい。このような構成とすることにより、撥水性を呈する材料について特に限定されることなく、液密通気層における内部抵抗を低減することができる。その結果、導電経路を太くすることができ、内部抵抗を低減することが可能になる。   Furthermore, in the assembled battery of this embodiment, it is preferable that either one or both of the water-repellent conductive material and the water-repellent material include those obtained by subjecting a non-water-repellent material to a water-repellent treatment. . An example of water repellent treatment is fluorine treatment. This fluorine treatment is not particularly limited, and various conventionally known fluorine treatments may be applied according to the type of the non-water-repellent material. By setting it as such a structure, it is not specifically limited about the material which exhibits water repellency, The internal resistance in a liquid-tight ventilation layer can be reduced. As a result, the conductive path can be made thicker and the internal resistance can be reduced.

以下、本発明の若干の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る組電池の概略的な構成を示す断面図である。なお、図1に示す矢印は導電経路方向を示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the assembled battery according to the first embodiment. In addition, the arrow shown in FIG. 1 has shown the conduction path direction.

図1に示すように、本実施形態の組電池1は、上述の空気電池を複数備えている。第一の空気電池10は、負極層11、電解質層13、正極層12及び導電性液密通気層の一例である導電性撥水層14がこの順で積層された構成を有する。そして、負極集電層21上に負極層11が積層された構成を有している。第一の空気電池10に隣り合う第二の空気電池10’は、勿論、第一の空気電池10と同様の構成を有するものである。なお、この例における第一の空気電池10と第二の空気電池10’とは、ばね22a及び第二の空気電池10’における負極集電層21’を介して積層されている。なお、ばね22aは正極集電部材の一例であり、負極集電層21,21’,21”は負極層外装材の一例である。また、第一の空気電池10の正極層12上に積層され、正極層12に対して電解質層13と逆側に位置する導電性撥水層14が設けられている。すなわち、導電性撥水層14を介して、第二の空気電池10’における負極集電層21’と正極層12とが電気的に接続する構成となっている。また、第一の空気電池10の正極層12上に積層された導電性撥水層14と、第二の空気電池10’における負極層と、の間に設けられたばね22a及び負極集電層21’によって、酸素含有ガスが流通する流路APが形成されている。このような構成により、空気電池の組電池としての機能を確保しつつ、導電経路を太くすることができる。その結果、内部抵抗を低減することが可能になる。なお、本実施形態においては、第一の空気電池10の正極層12上に設けられた導電性撥水層14と、第二の空気電池10’の負極層11と、の間に負極集電層21’が設けられているが、本発明の範囲に含まれるものである。ところで、本形態においては直列接続の構成を示して説明したが、これに限定されず、並列接続の態様もまた、本発明の範囲に包含される。 As shown in FIG. 1, the assembled battery 1 of the present embodiment includes a plurality of the above-described air batteries. The first air battery 10 has a configuration in which a negative electrode layer 11, an electrolyte layer 13, a positive electrode layer 12, and a conductive water-repellent layer 14 which is an example of a conductive liquid-tight ventilation layer are laminated in this order. In addition, the negative electrode layer 11 is laminated on the negative electrode current collecting layer 21. Of course, the second air battery 10 ′ adjacent to the first air battery 10 has the same configuration as the first air battery 10. Note that the first air battery 10 and the second air battery 10 ′ in this example are stacked via the spring 22a and the negative electrode current collecting layer 21 ′ in the second air battery 10 ′. The spring 22 a is an example of a positive electrode current collector, and the negative electrode current collector layers 21, 21 ′, 21 ″ are examples of a negative electrode layer exterior material. Further, the spring 22 a is laminated on the positive electrode layer 12 of the first air battery 10. In addition, a conductive water repellent layer 14 located on the opposite side of the electrolyte layer 13 with respect to the positive electrode layer 12 is provided, that is, the negative electrode in the second air battery 10 ′ via the conductive water repellent layer 14. The current collecting layer 21 ′ and the positive electrode layer 12 are electrically connected to each other, and the conductive water repellent layer 14 laminated on the positive electrode layer 12 of the first air battery 10 and the second A flow path AP through which an oxygen-containing gas flows is formed by the spring 22a and the negative electrode current collecting layer 21 'provided between the negative electrode layer in the air battery 10'. The conductive path can be made thick while ensuring the function as a battery. As a result, the internal resistance can be reduced, and in this embodiment, the conductive water repellent layer 14 provided on the positive electrode layer 12 of the first air battery 10 and the second air battery 10. Although the negative electrode current collecting layer 21 'is provided between the negative electrode layer 11 and the negative electrode layer 11, it is included in the scope of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and parallel connection modes are also included in the scope of the present invention.

以下、各構成について更に詳細に説明する。   Hereinafter, each configuration will be described in more detail.

(負極層)
負極層11は、例えば、標準電極電位が水素より卑な金属単体又は合金から構成される負極活物質を含む。場合によっては、多孔質の材料で形成されてもよい。標準電極電位が水素より卑な金属単体としては、例えば、リチウム(Li)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、マンガン(Mn)、ケイ素(Si)、チタン(Ti)、クロム(Cr)及びバナジウム(V)などを挙げることができる。また、合金を適用することもできる。なお、合金とは、一般に金属元素に1種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものであって、金属的性質をもっているものの総称である。具体的には、上述の金属元素に1種以上の金属元素又は非金属元素を加えたものを挙げることができる。なお、合金の組織には、成分元素が別個の結晶となるいわば混合物である共晶合金、成分元素が完全に溶け合い固溶体となっているもの、成分元素が金属間化合物又は金属と非金属との化合物を形成しているものなどがある。本発明においては、上記いずれの合金組織であってもよい。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
(Negative electrode layer)
The negative electrode layer 11 includes, for example, a negative electrode active material composed of a single metal or an alloy whose standard electrode potential is lower than that of hydrogen. In some cases, it may be formed of a porous material. Examples of simple metals whose standard electrode potential is lower than hydrogen include, for example, lithium (Li), zinc (Zn), iron (Fe), aluminum (Al), magnesium (Mg), manganese (Mn), silicon (Si), Examples include titanium (Ti), chromium (Cr), and vanadium (V). An alloy can also be applied. In general, an alloy is a generic term for a metal element having one or more metal elements or non-metal elements added and having metallic properties. Specifically, a material obtained by adding one or more metal elements or non-metal elements to the above metal element can be given. It should be noted that the alloy structure includes eutectic alloys in which the component elements are separated into crystals, that is, a mixture of the component elements that are completely melted into a solid solution, and the component elements are composed of intermetallic compounds or metals and nonmetals. Some form a compound. In the present invention, any of the above alloy structures may be used. However, the material is not limited to these, and a conventionally known material applied to the air battery can be applied.

(正極層)
正極層12は、例えば、触媒成分と、触媒成分を担持する導電性の触媒担体と、触媒成分を結着するバインダとを含み、多孔質構造が形成されている。なお、触媒担体及びバインダは必要に応じて含有される。以下、触媒担体に触媒成分が担持されてなる複合体を「電極触媒」とも称する。
(Positive electrode layer)
The positive electrode layer 12 includes, for example, a catalyst component, a conductive catalyst carrier that supports the catalyst component, and a binder that binds the catalyst component, and has a porous structure. In addition, a catalyst carrier and a binder are contained as needed. Hereinafter, a composite in which a catalyst component is supported on a catalyst carrier is also referred to as an “electrode catalyst”.

触媒成分としては、具体的には、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、タングステン(W)、鉛(Pb)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、バナジウム(V)、モリブデン(Mo)、ガリウム(Ga)及びアルミニウム(Al)等の金属並びにこれらの合金などから選択することができる。また、当該合金の組織に関しては上述した通りである。   Specific examples of the catalyst component include platinum (Pt), ruthenium (Ru), iridium (Ir), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), tungsten (W), lead (Pb), Metals such as iron (Fe), chromium (Cr), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), vanadium (V), molybdenum (Mo), gallium (Ga) and aluminum (Al), and these An alloy can be selected. Further, the structure of the alloy is as described above.

触媒成分の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、従来公知の触媒成分と同様の形状及び大きさを採用することができる。ただし、触媒成分の形状は、粒状であることが好ましい。また、触媒粒子の平均粒子径は、1〜30nmであることが好ましい。触媒粒子の平均粒子径がこのような範囲内の値であると、触媒利用率と担持の簡便さとのバランスを適切に制御することができる。なお、触媒利用率は、電気化学反応が進行する電極表面の有効電極面積に関連するものである。   The shape and size of the catalyst component are not particularly limited, and the same shape and size as those of conventionally known catalyst components can be employed. However, the shape of the catalyst component is preferably granular. Moreover, it is preferable that the average particle diameter of a catalyst particle is 1-30 nm. When the average particle diameter of the catalyst particles is within such a range, the balance between the catalyst utilization rate and the ease of loading can be appropriately controlled. The catalyst utilization rate is related to the effective electrode area of the electrode surface where the electrochemical reaction proceeds.

なお、本発明における「触媒粒子の平均粒子径」は、X線回折における触媒成分の回折ピークの半値幅より求められる結晶子径や、透過型電子顕微鏡像より調べられる触媒成分の粒子径の平均値として測定することができる。また、触媒担体は、上述した触媒成分を担持するための担体、及び触媒成分と他の部材との間での電子の授受に関与する電子伝導パスとして機能する。触媒担体としては、触媒成分を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、充分な電子伝導性を有しているものであればよく、主成分がカーボンであることが好ましい。触媒担体としては、具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。   The “average particle diameter of catalyst particles” in the present invention is the average of the crystallite diameter determined from the half-value width of the diffraction peak of the catalyst component in X-ray diffraction or the average particle diameter of the catalyst component determined from a transmission electron microscope image. It can be measured as a value. The catalyst carrier functions as a carrier for supporting the above-described catalyst component, and an electron conduction path involved in the transfer of electrons between the catalyst component and other members. Any catalyst carrier may be used as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst component in a desired dispersion state and sufficient electron conductivity, and the main component is preferably carbon. Specific examples of the catalyst carrier include carbon particles made of carbon black, activated carbon, coke, natural graphite, artificial graphite, and the like.

なお、「主成分がカーボンである」とは、主成分として炭素原子を含むことをいい、「炭素原子のみからなる」と「実質的に炭素原子からなる」との双方の意味を含む概念である。なお、「実質的に炭素原子からなる」とは、2〜3質量%程度以下の不純物の混入が許容され得ることを意味する。   “The main component is carbon” means that the main component contains carbon atoms, and includes the meanings of “consisting only of carbon atoms” and “substantially consisting of carbon atoms”. is there. Note that “substantially consisting of carbon atoms” means that contamination of about 2 to 3% by mass or less of impurities can be allowed.

触媒担体のBET比表面積は、触媒成分を高分散担持させるのに充分な比表面積であればよく、好ましくは20〜1600m/g、より好ましくは80〜1200m/gである。触媒担体の比表面積がこのような範囲内の値であると、触媒担体上での触媒成分の分散性と触媒成分の有効利用率とのバランスを適切に制御することができる。 The BET specific surface area of the catalyst carrier may be a specific surface area sufficient to carry the catalyst component in a highly dispersed state, and is preferably 20 to 1600 m 2 / g, more preferably 80 to 1200 m 2 / g. When the specific surface area of the catalyst carrier is within such a range, the balance between the dispersibility of the catalyst component on the catalyst carrier and the effective utilization rate of the catalyst component can be appropriately controlled.

触媒担体のサイズについても特に限定されるものではない。担持の簡便さ、触媒利用率、触媒層の厚みを適切な範囲で制御するなどの観点からは、触媒担体の平均粒子径を5〜200nm程度、好ましくは10〜100nm程度とすることが好ましい。電極触媒において、触媒成分の担持量は、電極触媒の全量に対して、好ましくは10〜80質量%、より好ましくは30〜70質量%である。触媒成分の担持量がこのような範囲内の値であると、触媒担体上での触媒成分の分散度と触媒性能とのバランスが適切に制御され得る。なお、電極触媒における触媒成分の担持量は、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP)によって測定することができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。   The size of the catalyst carrier is not particularly limited. From the viewpoints of easy loading, catalyst utilization, and catalyst layer thickness control within an appropriate range, the average particle size of the catalyst carrier is preferably about 5 to 200 nm, and preferably about 10 to 100 nm. In the electrode catalyst, the supported amount of the catalyst component is preferably 10 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, based on the total amount of the electrode catalyst. When the supported amount of the catalyst component is within such a range, the balance between the degree of dispersion of the catalyst component on the catalyst support and the catalyst performance can be appropriately controlled. The amount of the catalyst component supported on the electrode catalyst can be measured by inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP). However, the material is not limited to these, and a conventionally known material applied to the air battery can be applied.

更に、バインダとしては、特に限定されるものではないが、以下のような材料を挙げることができる。例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)及びポリアミド(PA)が挙げられる。また、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル(PVC)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体並びにスチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物も挙げることができる。さらに、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物などの熱可塑性高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)並びにポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂も挙げられる。その他、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−HFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−PFP系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFP−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−PFMVE−TFE系フッ素ゴム)、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム(VDF−CTFE系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム及びエポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドであることがより好ましい。これらのバインダは、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Further, the binder is not particularly limited, and examples thereof include the following materials. Examples include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyacrylonitrile (PAN), polyimide (PI), and polyamide (PA). Cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl chloride (PVC), styrene / butadiene rubber (SBR), isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, ethylene / propylene / diene Mention may also be made of polymers and styrene / butadiene / styrene block copolymers and their hydrogenated products. Further, thermoplastic polymers such as styrene / isoprene / styrene block copolymer and hydrogenated products thereof, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP) ), Tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) In addition, a fluororesin such as polyvinyl fluoride (PVF) is also included. In addition, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene fluororubber (VDF-HFP fluoropolymer), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene fluororubber (VDF-HFP-TFE fluororubber), vinylidene fluoride- Pentafluoropropylene-based fluororubber (VDF-PFP-based fluororubber), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene-tetrafluoroethylene-based fluororubber (VDF-PFP-TFE-based fluororubber), vinylidene fluoride-perfluoromethylvinylether-tetra Fluoroethylene fluoro rubber (VDF-PFMVE-TFE fluoro rubber), vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene fluoro rubber (VDF-CTFE fluoro rubber) ) Vinylidene fluoride-based fluororubber and epoxy resins such as. Among these, polyvinylidene fluoride, polyimide, styrene / butadiene rubber, carboxymethyl cellulose, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile, and polyamide are more preferable. These binders may be used alone or in combination of two or more.

(電解質層)
電解質層13は、例えば、電解液、必要に応じて、多孔質のセパレータを含む。電解液は、例えば塩化カリウム、塩化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液や非水溶液を適用することができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の電解液を適用することができる。また、セパレータは、水溶液である電解液に対しては、例えば撥水処理を行っていないグラスペーパー、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜を好適に用いることができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、空気電池に適用される従来公知の材料を適用することができる。
(Electrolyte layer)
The electrolyte layer 13 includes, for example, an electrolytic solution and, if necessary, a porous separator. As the electrolytic solution, for example, an aqueous solution or non-aqueous solution of potassium chloride, sodium chloride, potassium hydroxide, or the like can be used. However, it is not limited to these, The conventionally well-known electrolyte solution applied to an air battery can be applied. Moreover, the separator can use suitably the microporous film which consists of polyolefin, such as glass paper which has not performed water-repellent treatment, polyethylene, a polypropylene, etc. with respect to the electrolyte solution which is aqueous solution. However, the material is not limited to these, and a conventionally known material applied to the air battery can be applied.

(導電性液密通気層)
導電性液密通気層14は、例えば導電性撥水層を好適に用いることができる。当該導電性撥水層は、空気電池に含まれている電解液が漏液するのを抑制可能な撥水性を有する一方、ガスが比較的容易に流通可能な多孔質の構造を有する。さらに、当該導電性撥水層は、正極上で三相界面を形成して反応性を向上させるものであると同時に導電性を有しており、かつ、導電経路としても機能する。このような導電性液密通気層としては、撥水性を有する導電材や、撥水材及び導電材を含むものを挙げることができる。これらは、1種を単独で、2種以上を組み合わせて用いることができる。撥水性を有する導電材の代表例は、導電性高分子材料である。また、撥水材及び導電材を含むものの代表例は、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に導電材としての導電性フィラーが添加された樹脂である。
(Conductive liquid tight ventilation layer)
As the conductive liquid-tight ventilation layer 14, for example, a conductive water repellent layer can be suitably used. The conductive water-repellent layer has a water-repellent property that can suppress leakage of the electrolyte contained in the air battery, and has a porous structure that allows gas to flow relatively easily. Furthermore, the conductive water-repellent layer forms a three-phase interface on the positive electrode to improve the reactivity, and at the same time has conductivity and also functions as a conductive path. Examples of such a conductive liquid-tight ventilation layer include a water-repellent conductive material and a material containing a water-repellent material and a conductive material. These can be used alone or in combination of two or more. A typical example of a conductive material having water repellency is a conductive polymer material. A typical example of a material including a water repellent material and a conductive material is a resin in which a conductive filler as a conductive material is added to a conductive polymer material or a non-conductive polymer material.

導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル及びポリオキサジアゾールなどが挙げられる。このような導電性高分子材料は、導電材を添加しなくても十分な導電性を有する。   Examples of the conductive polymer material include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyacrylonitrile, and polyoxadiazole. Such a conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive material.

また、非導電性高分子材料としては、例えば、高密度ポリエチレン(HDPE)及び低密度ポリエチレン(LDPE)などのポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのオレフィン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)などのフッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミド(PA)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)並びにポリスチレン(PS)などが挙げられる。このような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性又は耐溶媒性を有する。その中でも、オレフィン系樹脂やフッ素系樹脂が好ましい。   Examples of the non-conductive polymer material include polyethylene (PE) such as high density polyethylene (HDPE) and low density polyethylene (LDPE), olefin resin such as polypropylene (PP), and polytetrafluoroethylene (PTFE). And fluorine-based resins such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), styrene-butadiene rubber (SBR), Examples thereof include polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), and polystyrene (PS). Such a non-conductive polymer material has excellent potential resistance or solvent resistance. Of these, olefin resins and fluorine resins are preferable.

上記の導電性高分子材料又は非導電性高分子材料には、必要に応じて導電材を添加することができる。特に、基材となる樹脂が非導電性高分子のみからなる場合は、樹脂に導電性を付与するために必然的に導電材が必須となる。導電材は、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性に優れた材料として、金属、導電性カーボンなどが挙げられる。金属としては、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、白金(Pt)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、アンチモン(Sb)及びカリウム(K)からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属若しくはこれらの金属を含む合金又は金属酸化物を含むものを好適例として挙げることができる。   A conductive material can be added to the conductive polymer material or the non-conductive polymer material as necessary. In particular, in the case where the resin serving as the base material is composed only of a non-conductive polymer, a conductive material is inevitably necessary to impart conductivity to the resin. The conductive material can be used without particular limitation as long as it is a substance having conductivity. For example, metals, conductive carbon, etc. are mentioned as a material excellent in electroconductivity and electric potential resistance. As metals, nickel (Ni), titanium (Ti), aluminum (Al), copper (Cu), platinum (Pt), iron (Fe), chromium (Cr), tin (Sn), zinc (Zn), indium Preferred examples include those containing at least one metal selected from the group consisting of (In), antimony (Sb), and potassium (K), or an alloy or metal oxide containing these metals.

また、導電性カーボンとしては、アセチレンブラック、バルカン、ブラックパール、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、フラーレン及び気相成長炭素からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むものを好適例として挙げることができる。   In addition, as the conductive carbon, at least one selected from the group consisting of acetylene black, vulcan, black pearl, carbon nanofiber, ketjen black, carbon nanotube, carbon nanohorn, carbon nanoballoon, fullerene, and vapor grown carbon is used. What is contained can be mentioned as a suitable example.

導電材の形状は、特に限定されるものではなく、繊維状導電材や粒状導電材のうち1種を単独で又は2種以上を組み合わせて適用することができる。また、例えば、上述した導電性高分子材料や導電性フィラーに適用されるような材料によって、多孔質導電性層を形成した後、フッ素処理などの撥水処理を施すことによって得られる導電性撥水層を適用することもできる。また、導電性撥水層は、上述したように多孔質であることも要求される。例えば、導電性フィラーに適用されるような材料によって形成される微多孔膜、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料によって形成される不織布などの繊維集合体を適用することができる。他にも、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料によって形成される織布などの繊維構造体を適用することができる。   The shape of the conductive material is not particularly limited, and one type of fibrous conductive material and granular conductive material can be used alone or in combination of two or more types. Further, for example, a conductive repellent obtained by forming a porous conductive layer with a material that can be applied to the above-described conductive polymer material or conductive filler and then performing a water repellent treatment such as a fluorine treatment. An aqueous layer can also be applied. Further, the conductive water repellent layer is required to be porous as described above. For example, a fiber aggregate such as a microporous film formed of a material applied to a conductive filler, a nonwoven fabric formed of a conductive polymer material or a non-conductive polymer material can be applied. In addition, a fiber structure such as a woven fabric formed of a conductive polymer material or a non-conductive polymer material can be used.

(負極集電層)
負極集電層21は、導電性を有し、電解液を空気電池外部に漏出させない材質のものであれば特に限定されるものではない。例えば、ステンレス鋼(SUS)や銅、銅合金、その他金属表面に耐食性のある金属をめっきしたものを挙げることができる。
(Negative electrode current collector layer)
The negative electrode current collecting layer 21 is not particularly limited as long as it has conductivity and does not leak the electrolyte solution outside the air battery. Examples thereof include stainless steel (SUS), copper, copper alloy, and other metal surfaces plated with corrosion-resistant metal.

(ばね)
ばね22aは、正極集電材として機能するものであれば特に限定されるものではない。例えば、ステンレス鋼(SUS)や銅、ニッケルなどの金属でできたものを適用することができる。なお、本実施形態においては例示的にばね22aを用いる構成としたが、このような弾性体に限定されることはない。すなわち、上記導電性液密通気層として機能するものであればよく、ばね22aと同様の形状を有し、集電機能を有する非弾性体で代替することもできる。
(Spring)
The spring 22a is not particularly limited as long as it functions as a positive electrode current collector. For example, a material made of a metal such as stainless steel (SUS), copper, or nickel can be used. In the present embodiment, the spring 22a is used as an example, but the present invention is not limited to such an elastic body. That is, any material that functions as the conductive liquid-tight ventilation layer may be used, and it may be replaced with an inelastic material having the same shape as the spring 22a and having a current collecting function.

本実施形態においては、下記(1)〜(4)の構成を有するため、導電経路を太く、短くすることができ、内部抵抗を低減することが可能になる。
(1)第一の空気電池の正極層上に積層され、正極層に対して電解質層と逆側に位置する導電性液密通気層が設けられている。この導電性液密通気層は、撥水性を有する導電材を含有するものであり、撥水性を有する導電材は、微多孔カーボンにフッ素処理をしたものである。さらに、第一の空気電池の正極層は、導電性液密通気層を介して、隣り合う第二の空気電池の負極層と電気的に接続している。
(2)第一の空気電池の正極層に積層された導電性液密通気層と、隣り合う第二の空気電池の負極層と、の間において、酸素含有ガスが流通する流路が形成されている。
(3)流路が、流路内に導電性多孔体ではないが、金属製のばねを有するものである。さらに、空気電池における層厚み方向と、組電池における導電経路方向とが平行である。
(4)導電性液密通気層が、導電性及び水密通気性を有する導電性撥水層であるため、電解質層に含まれる液体として通常の水溶液を適用することができる。
In the present embodiment, since the following configurations (1) to (4) are provided, the conductive path can be made thicker and shorter, and the internal resistance can be reduced.
(1) The electroconductive liquid-tight ventilation layer which is laminated | stacked on the positive electrode layer of a 1st air battery and is located in the reverse side to an electrolyte layer with respect to a positive electrode layer is provided. This conductive liquid-tight air-permeable layer contains a conductive material having water repellency, and the conductive material having water repellency is obtained by subjecting microporous carbon to fluorine treatment. Furthermore, the positive electrode layer of the first air battery is electrically connected to the negative electrode layer of the adjacent second air battery via the conductive liquid-tight ventilation layer.
(2) A flow path through which oxygen-containing gas flows is formed between the conductive liquid-tight ventilation layer laminated on the positive electrode layer of the first air battery and the negative electrode layer of the adjacent second air battery. ing.
(3) The flow path is not a conductive porous body in the flow path, but has a metal spring. Further, the layer thickness direction in the air cell, a row flat conductive path direction in the assembled battery.
(4) Since the conductive liquid-tight air-permeable layer is a conductive water-repellent layer having electrical conductivity and water-tight air permeability, a normal aqueous solution can be applied as the liquid contained in the electrolyte layer.

[第2の実施形態]
図2は、第2の実施形態に係る組電池の概略的な構成を示す断面図である。なお、図2に示す矢印は導電経路方向を示している。また、第1の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the assembled battery according to the second embodiment. In addition, the arrow shown in FIG. 2 has shown the conduction path direction. Moreover, about the thing equivalent to what was demonstrated in 1st Embodiment, the code | symbol same as them is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図2に示すように、本実施形態の組電池1’は、正極集電部材及び導電性撥水層の構成において、上述した第1の実施形態の組電池1と相違している。すなわち、本実施形態においては、正極集電部材の一例である導電性多孔体としてステンレス鋼(SUS)のメッシュ22bが適用されている。さらに、導電性撥水層14としては、オレフィン系樹脂の不織布とカーボン繊維14aとを混合したものに対して、フッ化処理を施したものが適用されている。   As shown in FIG. 2, the assembled battery 1 ′ of this embodiment is different from the assembled battery 1 of the first embodiment described above in the configuration of the positive electrode current collecting member and the conductive water repellent layer. That is, in the present embodiment, a stainless steel (SUS) mesh 22b is applied as a conductive porous body which is an example of a positive electrode current collecting member. Further, as the conductive water repellent layer 14, a layer obtained by subjecting a mixture of a non-woven olefin resin and carbon fiber 14a to a fluorination treatment is applied.

導電性多孔体22bとしては、金属粉末焼結体などの粒子集合体を適用することができる。また、金属繊維、カーボン繊維及び導電性樹脂繊維等の不織布などの繊維集合体並びに金属繊維、カーボン繊維及び導電性樹脂繊維等の織布やメッシュなどの繊維構造体も適用することができる。さらに、パンチングメタル及びエキスパンドメタルなどの多孔板も適用することができる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、従来公知の集電部材を適宜適用することができる。   As the conductive porous body 22b, a particle aggregate such as a metal powder sintered body can be applied. In addition, fiber assemblies such as non-woven fabrics such as metal fibers, carbon fibers, and conductive resin fibers, and fiber structures such as woven fabrics and meshes such as metal fibers, carbon fibers, and conductive resin fibers can also be applied. Furthermore, perforated plates such as punching metal and expanded metal can also be applied. However, it is not limited to these, A conventionally well-known current collection member can be applied suitably.

本実施形態においては、下記(1)〜(4)の構成を有するため、導電経路を太く、短くすることができ、内部抵抗を低減することが可能になる。
(1)第一の空気電池の正極層上に積層され、正極層に対して電解質層と逆側に位置する導電性液密通気層が設けられている。この導電性液密通気層は、撥水材及び導電材を含有する。すなわち、オレフィン系樹脂の不織布にカーボン繊維を混合し、フッ素処理をしたものを適用する。さらに、第一の空気電池の正極層は、導電性液密通気層を介して、隣り合う第二の空気電池の負極層と電気的に接続している。
(2)第一の空気電池の正極層に積層された導電性液密通気層と、隣り合う第二の空気電池の負極層と、の間において、酸素含有ガスが流通する流路が形成されている。
(3)流路が、流路内に導電性多孔体の一例であるステンレス鋼(SUS)のメッシュを有するものである。さらに、空気電池における層厚み方向と組電池における導電経路方向とが平行である。
(4)導電性液密通気層が、導電性及び水密通気性を有する導電性撥水層であるため、電解質層に含まれる液体として通常の水溶液を適用することができる。
In the present embodiment, since the following configurations (1) to (4) are provided, the conductive path can be made thicker and shorter, and the internal resistance can be reduced.
(1) The electroconductive liquid-tight ventilation layer which is laminated | stacked on the positive electrode layer of a 1st air battery and is located in the reverse side to an electrolyte layer with respect to a positive electrode layer is provided. This conductive liquid-tight ventilation layer contains a water repellent material and a conductive material. That is, a olefin resin non-woven fabric mixed with carbon fiber and subjected to fluorine treatment is applied. Furthermore, the positive electrode layer of the first air battery is electrically connected to the negative electrode layer of the adjacent second air battery via the conductive liquid-tight ventilation layer.
(2) A flow path through which oxygen-containing gas flows is formed between the conductive liquid-tight ventilation layer laminated on the positive electrode layer of the first air battery and the negative electrode layer of the adjacent second air battery. ing.
(3) The flow path has a stainless steel (SUS) mesh which is an example of a conductive porous body in the flow path. Furthermore, it is the line a flat conductive path direction in the layer thickness direction and the battery pack in the air cells.
(4) Since the conductive liquid-tight air-permeable layer is a conductive water-repellent layer having electrical conductivity and water-tight air permeability, a normal aqueous solution can be applied as the liquid contained in the electrolyte layer.

[第3の実施形態]
図3は、第3の実施形態に係る組電池の概略的な構成を示す断面図である。なお、図3に示す矢印は導電経路方向を示している。また、第1の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the assembled battery according to the third embodiment. In addition, the arrow shown in FIG. 3 has shown the conduction path direction. Moreover, about the thing equivalent to what was demonstrated in 1st Embodiment, the code | symbol same as them is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

図3に示すように、本実施形態の組電池1’’は、正極集電部材及び導電性撥水層の構成において、上述した第1の実施形態の組電池1と相違している。すなわち、本実施形態においては、正極集電部材としてステンレス鋼(SUS)のメッシュ22bが適用されている。さらに、導電性撥水層14としては、オレフィン系樹脂の不織布とカーボン粒子14bとを混合したものに対して、フッ化処理を施したものが適用されている。   As shown in FIG. 3, the assembled battery 1 ″ according to the present embodiment is different from the assembled battery 1 according to the first embodiment described above in the configuration of the positive electrode current collecting member and the conductive water repellent layer. That is, in the present embodiment, a stainless steel (SUS) mesh 22b is applied as the positive electrode current collecting member. Further, as the conductive water repellent layer 14, a layer obtained by subjecting a mixture of a non-woven olefin resin and carbon particles 14b to a fluorination treatment is applied.

本実施形態においては、下記(1)〜(4)の構成を有するため、導電経路を太く、短くすることができ、内部抵抗を低減することが可能になる。
(1)第一の空気電池の正極層上に積層され、正極層に対して電解質層と逆側に位置する導電性液密通気層が設けられている。この導電性液密通気層は、撥水材及び導電材を含有する。すなわち、オレフィン系樹脂の不織布にカーボン粒子を混合し、フッ素処理をしたものを適用する。さらに、第一の空気電池の正極層は、導電性液密通気層を介して、隣り合
う第二の空気電池の負極層と電気的に接続している。
(2)第一の空気電池の正極層に積層された導電性液密通気層と、隣り合う第二の空気電池の負極層と、の間において、酸素含有ガスが流通する流路が形成されている。
(3)流路が、流路内に導電性多孔体の一例であるステンレス鋼(SUS)のメッシュを有するものである。さらに、空気電池における層厚み方向と組電池における導電経路方向とが平行である。
(4)導電性液密通気層が、導電性及び水密通気性を有する導電性撥水層であるため、電解質層に含まれる液体として通常の水溶液を適用することができる。
In the present embodiment, since the following configurations (1) to (4) are provided, the conductive path can be made thicker and shorter, and the internal resistance can be reduced.
(1) The electroconductive liquid-tight ventilation layer which is laminated | stacked on the positive electrode layer of a 1st air battery and is located in the reverse side to an electrolyte layer with respect to a positive electrode layer is provided. This conductive liquid-tight ventilation layer contains a water repellent material and a conductive material. That is, a olefin resin non-woven fabric mixed with carbon particles and subjected to fluorine treatment is applied. Furthermore, the positive electrode layer of the first air battery is electrically connected to the negative electrode layer of the adjacent second air battery via the conductive liquid-tight ventilation layer.
(2) A flow path through which oxygen-containing gas flows is formed between the conductive liquid-tight ventilation layer laminated on the positive electrode layer of the first air battery and the negative electrode layer of the adjacent second air battery. ing.
(3) The flow path has a stainless steel (SUS) mesh which is an example of a conductive porous body in the flow path. Furthermore, it is the line a flat conductive path direction in the layer thickness direction and the battery pack in the air cells.
(4) Since the conductive liquid-tight air-permeable layer is a conductive water-repellent layer having electrical conductivity and water-tight air permeability, a normal aqueous solution can be applied as the liquid contained in the electrolyte layer.

以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。   Although the contents of the present invention have been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these descriptions, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made.

例えば、導電性撥水層や正極集電部材の構成の細部を変更することができる。他にも、各実施形態の構成を上述した各実施形態以外の組み合わせにしたりすることができる。   For example, details of the configuration of the conductive water repellent layer and the positive electrode current collector can be changed. In addition, the configuration of each embodiment may be a combination other than the above-described embodiments.

日本国特許出願特願2011−201704号(出願日:2011年9月15日)の全内容は、ここに引用される。   The entire contents of Japanese Patent Application No. 2011-201704 (filing date: September 15, 2011) are cited herein.

本発明によれば、正極層と、電解質層と、負極層と、導電性液密通気層と、を有する空気電池を複数備えた組電池において、下記(1)及び(2)の構成を有するものとした。そのため、内部抵抗を低減し得る組電池を提供することができる。(1)第一の空気電池における導電性液密通気層と第一の空気電池と隣り合う第二の空気電池における負極層との間に介在し、酸素含有ガスを流通させる流路が設けられている。(2)第一の空気電池が、導電性液密通気層を介して、第二の空気電池における負極層と電気的に接続している。   According to the present invention, an assembled battery including a plurality of air batteries having a positive electrode layer, an electrolyte layer, a negative electrode layer, and a conductive liquid-tight ventilation layer has the following configurations (1) and (2). It was supposed to be. Therefore, an assembled battery that can reduce internal resistance can be provided. (1) A flow path is provided between the conductive liquid-tight ventilation layer in the first air battery and the negative electrode layer in the second air battery adjacent to the first air battery, and allows the oxygen-containing gas to flow therethrough. ing. (2) The first air battery is electrically connected to the negative electrode layer in the second air battery via the conductive liquid-tight ventilation layer.

1、1’、1’’ 組電池
10、10’ 空気電池
11 負極層
12 正極層
13 電解質層
14 導電性液密通気層(導電性撥水層)
14a カーボン繊維
14b カーボン粒子
21、21’、21’’ 負極集電層
22a ばね
22b 導電性多孔体(メッシュ)
AP 酸素含有ガス流路
1, 1 ′, 1 ″ assembled battery 10, 10 ′ air battery 11 negative electrode layer 12 positive electrode layer 13 electrolyte layer 14 conductive liquid-tight ventilation layer (conductive water repellent layer)
14a Carbon fiber 14b Carbon particles 21, 21 ', 21''Negative electrode current collecting layer 22a Spring 22b Conductive porous body (mesh)
AP Oxygen-containing gas flow path

Claims (10)

  1. 正極層と、前記正極層上に積層された電解質層と、前記電解質層上に積層された負極層と、前記正極層上に積層され、前記正極層に対して前記電解質層と逆側に位置する導電性液密通気層と、を備える空気電池を複数備え、
    第一の空気電池における導電性液密通気層と前記第一の空気電池と隣り合う第二の空気電池における負極層との間に介在し、酸素含有ガスを流通させる流路が設けられ、
    前記第一の空気電池が、前記導電性液密通気層を介して、前記第二の空気電池における負極層と電気的に接続していることを特徴とする組電池。
    A positive electrode layer, an electrolyte layer laminated on the positive electrode layer, a negative electrode layer laminated on the electrolyte layer, a laminated layer on the positive electrode layer, and positioned opposite to the electrolyte layer with respect to the positive electrode layer A plurality of air batteries comprising a conductive liquid-tight ventilation layer ,
    Interposed between the conductive liquid-tight ventilation layer in the first air battery and the negative electrode layer in the second air battery adjacent to the first air battery, a flow path for circulating an oxygen-containing gas is provided,
    The assembled battery, wherein the first air battery is electrically connected to a negative electrode layer in the second air battery via the conductive liquid-tight ventilation layer.
  2. 前記流路が、内部に導電性多孔体を備え、
    前記空気電池における層厚み方向と前記組電池における導電経路方向とが、平行に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の組電池。
    The flow path includes a conductive porous body inside,
    Assembled battery according to claim 1 in which the conductive path direction in the battery pack and the layer thickness direction in the air battery, characterized in that it is configured in a flat row.
  3. 前記導電性液密通気層が、導電性及び水密通気性を有する導電性撥水層であることを特徴とする請求項1又は2に記載の組電池。 The assembled battery according to claim 1, wherein the conductive liquid-tight ventilation layer is a conductive water-repellent layer having conductivity and water-tight ventilation.
  4. 前記導電性撥水層が、撥水性を有する導電材、並びに撥水材及び導電材を含むものの少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項3に記載の組電池。 The assembled battery according to claim 3 , wherein the conductive water-repellent layer contains a conductive material having water repellency and at least one of a water-repellent material and a conductive material.
  5. 前記導電性撥水層が、微多孔膜、繊維集合体及び繊維構造体からなる群より選ばれる少なくとも1種のものを含有することを特徴とする請求項3又は4に記載の組電池。 The assembled battery according to claim 3 or 4 , wherein the conductive water-repellent layer contains at least one selected from the group consisting of a microporous film, a fiber assembly, and a fiber structure.
  6. 前記導電材が、繊維状導電材及び粒子状導電材の少なくとも一方であることを特徴とする請求項4に記載の組電池。 The assembled battery according to claim 4 , wherein the conductive material is at least one of a fibrous conductive material and a particulate conductive material.
  7. 前記導電材が、カーボン及び金属の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項4又は6に記載の組電池。 The assembled battery according to claim 4 or 6 , wherein the conductive material contains at least one of carbon and metal.
  8. 前記撥水材が、オレフィン系樹脂及びフッ素系樹脂の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項4に記載の組電池。 The assembled battery according to claim 4 , wherein the water repellent material contains at least one of an olefin resin and a fluorine resin.
  9. 前記導電性多孔体が、粒子集合体、繊維集合体、繊維構造体及び多孔板からなる群より選ばれる少なくとも1種のものであることを特徴とする請求項2に記載の組電池。 The assembled battery according to claim 2 , wherein the conductive porous body is at least one selected from the group consisting of a particle aggregate, a fiber aggregate, a fiber structure, and a porous plate.
  10. 前記導電性多孔体が、カーボン及び金属の少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項2又は9に記載の組電池。 The assembled battery according to claim 2 or 9 , wherein the conductive porous body contains at least one of carbon and metal.
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